WO2002069448A1 - Antenna device - Google Patents

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WO2002069448A1
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antenna
antennas
concentric array
radius
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Masataka Ohtsuka
Isamu Chiba
Shuji Urasaki
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/22Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device that forms a beam by arranging a plurality of element antennas in communication or radar, for example.
  • FIG. 12 is a diagram showing a conventional antenna device disclosed in, for example, JP-A-7-28817.
  • 1 is an element antenna arranged on a plane
  • 2 is a concentric circle on which a plurality of element antennas 1 are arranged.
  • Feeding means for adjusting the excitation amplitude and the excitation phase is connected to each element antenna 1.
  • the operation of the above-described conventional antenna device will be described.
  • the present antenna device can obtain desired radiation characteristics.
  • FIG. 13 is a diagram showing another conventional antenna device in ⁇ ; 5 in, for example, pp.
  • a desired radiation pattern is defined, and the radius of the concentric circle 2 is sequentially determined from the inside so as to approximate the desired radiation pattern.
  • the interval between each concentric circle 2 is limited to one wavelength or less.
  • the side opening level near the main beam which was 17.7 dB, was changed when the interval of the concentric circles was adjusted. , —27.4 dB.
  • an array antenna it is common to arrange the element antennas in a square array or a triangular array in order to easily configure a feed system.
  • the element antenna spacing (hereinafter, element spacing) is widened in order to reduce the number of element antennas, grating lobes having a level substantially equal to that of the main lobe are generated, and radiation in unnecessary directions and the like are generated. Problems arise.
  • the concentric arrangement as in the above-described conventional example has an advantage that a clear grating lobe does not occur even if the element interval is widened.
  • sidelobes having a certain level of repelling which can be called a quasi-grating lobe at a wide angle are generated, which may cause a problem in suppressing unnecessary radiation.
  • Fig. 11 (a) shows an example.
  • Fig. 11 (a) is a diagram showing the radiation pattern (radiation characteristics) of an array antenna in which 18 concentric circles are arranged at equal intervals.
  • the element antennas 1 are arranged relatively densely on the circumference of each concentric circle 2 to prevent the occurrence of a high side rope by increasing the element spacing in the circumferential direction.
  • the element intervals along the circumferential direction of all concentric circles 2 are equal, and all element antennas 1 have the same amplitude.
  • the interval between the concentric circles 2 increases, the visible range in which the radiation pattern appears in real space increases.
  • this wide-angle side lobe level does not change much even if the number of concentric circles 2 increases, and is about 120 dB when the amplitude distribution of the aperture is uniform.
  • the conventional equidistant concentric array has a problem that if the interval between the concentric circles 2 is increased in order to reduce the number of element antennas 1 and the like, a high-level wide-angle sidelobe is generated.
  • a method for reducing the side lobe by adjusting the interval between the concentric circles 2 has been described. However, no effective method has been clarified when the interval between the concentric circles 2 is more than one. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide an antenna device that can suppress the above-described unnecessary wide-side lobe when the interval between concentric circles is widened.
  • the antenna device according to claim 1 of the present invention has different radii on the same plane.
  • a plurality of concentric array antennas wherein each concentric array antenna has a plurality of element antennas arranged in a circumferential direction, and among the plurality of concentric array antennas, most of the concentric array antennas are arranged at equal intervals d, Of the plurality of concentric array antennas, the remaining concentric array antennas are arranged at an interval of d soil (0.4 to 0.6) d.
  • An antenna device is the antenna device according to the first aspect, wherein an interval between the plurality of concentric array antennas is one or more wavelengths.
  • An antenna device includes a plurality of concentric array antennas having different radii on the same plane, and each concentric array antenna has a plurality of element antennas arranged in a circumferential direction, The plurality of concentric array antennas are divided into a set including four consecutive concentric array antennas, and one concentric array antenna among the four concentric array antennas included in each set is The remaining three concentric array antennas of each set are arranged at an equal interval d, and are arranged at intervals d (0.4 to 0.6) d.
  • An antenna device is the antenna device according to the third aspect, wherein an interval between the plurality of concentric array antennas is one or more wavelengths.
  • the antenna device according to claim 5 of the present invention is characterized in that a plurality of element antennas are arranged at equal intervals in a circumferential direction, a radius coefficient is L n (n is an integer), and a reference interval of the concentric array antenna is d.
  • a second concentric array antenna having d is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing an element antenna arrangement of a concentric array antenna according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the radiation characteristics of the antenna device according to the first embodiment of the present invention in a wave number space.
  • FIG. 5 is a diagram showing the radiation characteristics of the concentric array antenna separately.
  • FIG. 6 is a diagram showing the radius coefficient according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the antenna device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 shows the combined radiation characteristics of the equally spaced concentric array (18 concentric circles) (conventional example) and the combined radiation characteristics of the irregularly spaced concentric array (18 concentric circles) (Example 3).
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an antenna device
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of another conventional antenna device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the antenna device according to the first embodiment of the present invention. Note that
  • FIG. 1 is an antenna element
  • 2 is a concentric circle in which a plurality of antenna elements 1 are arranged.
  • FIG. 2 is a diagram showing an element antenna arrangement of a concentric array antenna.
  • 1 is an antenna element
  • 2 is a concentric circle
  • 3 is an interval between the element antennas 1 along the circumferential direction of the concentric circle 2
  • 4 is a coordinate.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining radiation characteristics of the antenna device in a wave number space.
  • the present antenna device has a plurality of element antennas 1 arranged on a plurality of concentric circles 2 assumed on an XY plane of coordinates 4.
  • concentric circles 2 are numbered sequentially from the inside (1, 2, 3, ..., ⁇ , ..., ⁇ ), and the total number is ⁇ .
  • the ⁇ th same Kokoroen second radius is set to a n, the number of antenna elements located on the n-th concentric circle 2, M n pieces.
  • the element antennas 1 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the concentric circle 2, and all the element antennas 1 on the nth concentric circle 2 have the same excitation amplitude. Let this be En. Further, in the n-th concentric ⁇ 2, antenna elements 1 to position rotated by an angle delta eta from the X-axis of the coordinate 4 is assumed to continue being placed. Next, the operation of the present antenna device will be described. The present antenna device obtains desired radiation characteristics by giving the element antenna 1 a predetermined excitation amplitude and excitation phase.
  • Equation (1) When the above equation (1) is expressed in a wavenumber space with s in (cos and s in6> s in0 orthogonal axes), the following equation (2) is obtained. 2)
  • J n is an nth-order Bessel function of the first kind.
  • the radiation pattern eliminates depends circumferentially variable wavenumber space, beam direction (si n6> .c 0 s. , Si n0.sin 0) distance P from the at constant circumferential It has a constant amplitude. That is, it has a radiation characteristic that is rotationally symmetric about the beam direction in the wave number space.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the antenna device according to the second embodiment of the present invention.
  • 1 is an antenna element
  • 2 is a concentric circle in which a plurality of antenna elements 1 are arranged.
  • a concentric array consisting of four concentric circles 2 is considered.
  • the radiation characteristics are shown in Fig.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the antenna device according to the third embodiment of the present invention.
  • 1 is an antenna element
  • 2 is a concentric circle in which a plurality of antenna elements 1 are arranged.
  • Reference numeral 7 denotes a set of four concentric circles 2 described below.
  • the sidelobes were reduced by four concentric circles 2.However, in an array antenna composed of a larger number of concentric circles 2, the concentric circles 2 were grouped into groups of four, each having a set 7.
  • X and Y are values normalized by the reference interval d of the concentric circle 2.
  • FIG. 11 (b) is a diagram showing the combined radiation characteristics of the entire unequally spaced concentric array.
  • 11 (a) and 11 (b) the vertical axis is displayed in dB. From FIGS.
  • the method of the third embodiment has the effect of reducing the wide-angle sidelobe level even in an array antenna having a larger number of concentric circles 2. As already mentioned, if the concentric spacing of concentric arrays is increased for the purpose of reducing the number of element antennas, etc., even if the grating lobes seen in the triangular array or square array do not appear, the higher level side There was a problem that lobes occurred.
  • Each of the above-described embodiments shows a method of lowering the side opening in this concentric arrangement, and is particularly effective in the case where the concentric interval is one wavelength or more. large. It also has the effect of reducing the number of element antennas by increasing the concentric intervals. Further, in a phased array antenna or the like in which an expensive module is connected for each element antenna, the effect of reducing the cost according to the present invention is great.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

A plurality of concentric array antennas of different radii are arranged on the same plane. Each concentric array antenna includes a plurality of antenna elements arranged in a circle. A majority of the concentric array antennas are arranged at regular intervals of d, whereas the other concentric array antennas are arranged at intervals of d ± (0. 4-0.6)d. The side lobe of a wide angle can be reduced by changing the radii of some of the concentric circles by ±0.4-0.6d.

Description

明 細 書 アンテナ装置 技術分野  Description Antenna device Technical field
この発明は、 例えば通信やレーダにおいて複数の素子アンテナを配置してビ一 ム形成を行うアンテナ装置に関するものである。 背景技術  The present invention relates to an antenna device that forms a beam by arranging a plurality of element antennas in communication or radar, for example. Background art
図 1 2は、 例えば特開平 7— 2 8 8 1 7号公報に示された従来のアンテナ装 置を示す図である。 図 1 2において、 1は平面に配置された素子アンテナ、 2は 複数の素子アンテナ 1が配置されている同心円である。 なお、 各素子アンテナ 1 には、 励振振幅や励振位相を調整する給電手段が接続されている。 次に、 上述した従来のアンテナ装置の動作について説明する。 給電手段によつ て、 各素子アンテナ 1の励振振幅や、 励振位相を調整することにより、 本アンテ ナ装置は所望の放射特性を得ることができる。 また、 図 1 3は、 例えば 1999 IEEE AP-Sの pp.2032-2035、 5 Design of low sidelobe circular ring arrays by element radius optimization に ττ;5れに 他の従来のアンテナ装置を示す図である。 この図は、 同心円 2に素子アンテナ 1 を配列したアレーアンテナにおける素子アンテナ配置を示す。 なお、 4は座標で ある。 図 1 3において、 同心円の間隔を示す表は、 同心円 2の間隔を波長単位で表し たものである。 同表では、 右の列は各同心円 2が等間隔に並んでいる場合、 左の 列はサイ ドロ一ブを低減するために同心円 2の間隔を調整した場合を示している 次に、 他の従来のアンテナ装置の動作について説明する。 この他の従来のアン テナ装置では、 同心円 2の間隔を調整することでサイ ドローブの低減を図ってい る。 その手法としては、 所望の放射パターンを規定し、 それに近似するように内 側から順次、 同心円 2の半径を決定している。 ただし、 下記に述べる準グレーティングローブを避けるために、 各同心円 2の 間隔は 1波長以下に限定されている。 なお、 上記文献には、 同心円の間隔が等間 隔である場合は、 一 1 7 . 7 d Bであったメインビーム近傍のサイド口一ブレべ ルが、 同心円の間隔を調整した場合には、 —2 7 . 4 d Bに低減した旨が記載さ れている。 アレーアンテナにおいては、 給電系の構成のし易さ等から、 素子アンテナの配 列を四角配列や三角配列にするのが一般的である。 この四角配列や三角配列では 、 素子アンテナの数を減らすために素子アンテナ間隔 (以下、 素子間隔) を広く するとメインローブとほぼ同等のレベルを有するグレーティングローブが発生し 、 不要方向への放射等の問題が発生する。 これに対して、 上述した従来例のよう な同心円配列では、 素子間隔を広くしても明確なグレーティングローブが発生し ないという利点を有している。 しかしながら、 この同心円配列においても、 素子間隔を広くすると、 広角に準 グレーティングローブとも言うべきある程度のレペルを有するサイドロ一ブが発 生し、 不要放射抑制の点で問題になることがある。 図 1 1 ( a ) に一例を示す。 図 1 1 ( a ) は、 1 8個の同心円が等間隔に並ん だアレーアンテナの放射パターン (放射特性) を示す図である。 各同心円 2の円 周上には比較的密に素子アンテナ 1が配列されており、 円周方向の素子間隔を広 げることによる高サイ ドロープの発生は防いでいる。 また、 全同心円 2の円周方 向に沿った素子間隔は等しく、 全素子アンテナ 1は等しい振幅を有している。 図 1 1 ( a ) の横軸 uは、 波数空間に対応する u座標 (実施例の欄で詳述) を 表現しており、 u = 0にメインビームを構成している。 同心円 2の間隔が広くな ると、 放射パターンが実空間に現れる可視域が広くなる。 例えば、 メインビーム がアンテナ平面と垂直な天頂方向にある場合には、 同心円 2の間隔が 1 λ ( λ: 波長) のときは、 0≤u ^ 6 . 2 8、 同心円 2の間隔が 2入のときには、 0≤u ≤ 1 2 . 5 7の領域が実空間の放射パターンとなる。 図 1 1 ( a ) から分かるように、 同心円 2の間隔が概ね 1人より大きくなると 一 2 0 d Bレベルの比較的大きいサイドロ一ブが広角に現れる。 このサイドロー ブの出現は、 同心円 2の間隔に依存し、 メインビームを広角に走査する場合には 、 1人より小さい同心円 2の間隔でも実空間に出現する。 また、 この広角サイド ローブレベルは、 同心円 2の数が増えてもあまり変わらず、 開口の振幅分布が均 一の場合は概ね一 2 0 d B程度である。 上述のように、 従来の等間隔同心円配列では、 素子アンテナ 1の数を減らす等 の目的で、 同心円 2の間隔を大きくすると、 広角にレベルの高いサイ ドローブが 発生するという問題点があつた。 また、 同心円 2の間隔が狭い場合については、 他の従来のアンテナ装置で説明 したように、 同心円 2の間隔を調整することでサイドローブを低減する手法は示 されていた。 しかしながら、 同心円 2の間隔が 1入以上となるような場合につい ては有効な手法が明らかにされていなかった。 発明の開示 FIG. 12 is a diagram showing a conventional antenna device disclosed in, for example, JP-A-7-28817. In FIG. 12, 1 is an element antenna arranged on a plane, and 2 is a concentric circle on which a plurality of element antennas 1 are arranged. Feeding means for adjusting the excitation amplitude and the excitation phase is connected to each element antenna 1. Next, the operation of the above-described conventional antenna device will be described. By adjusting the excitation amplitude and the excitation phase of each element antenna 1 by the feeding means, the present antenna device can obtain desired radiation characteristics. FIG. 13 is a diagram showing another conventional antenna device in ττ; 5 in, for example, pp. 2032-2035, 5 Design of low sidelobe circular ring arrays by element radius optimization of 1999 IEEE AP-S. This figure shows an element antenna arrangement in an array antenna in which element antennas 1 are arranged in concentric circles 2. In addition, 4 is a coordinate. In FIG. 13, the table showing the intervals between the concentric circles represents the intervals between the concentric circles 2 in wavelength units. In the same table, the right column shows the case where the concentric circles 2 are arranged at equal intervals, and the left column shows the case where the interval of the concentric circles 2 is adjusted to reduce the number of cyclodes Next, the operation of another conventional antenna device will be described. In other conventional antenna devices, side lobes are reduced by adjusting the interval between concentric circles 2. As a method, a desired radiation pattern is defined, and the radius of the concentric circle 2 is sequentially determined from the inside so as to approximate the desired radiation pattern. However, in order to avoid the quasi-grating lobe described below, the interval between each concentric circle 2 is limited to one wavelength or less. In the above document, when the intervals of the concentric circles are equidistant, the side opening level near the main beam, which was 17.7 dB, was changed when the interval of the concentric circles was adjusted. , —27.4 dB. In an array antenna, it is common to arrange the element antennas in a square array or a triangular array in order to easily configure a feed system. In this square array or triangular array, if the element antenna spacing (hereinafter, element spacing) is widened in order to reduce the number of element antennas, grating lobes having a level substantially equal to that of the main lobe are generated, and radiation in unnecessary directions and the like are generated. Problems arise. On the other hand, the concentric arrangement as in the above-described conventional example has an advantage that a clear grating lobe does not occur even if the element interval is widened. However, even in this concentric arrangement, if the element spacing is widened, sidelobes having a certain level of repelling which can be called a quasi-grating lobe at a wide angle are generated, which may cause a problem in suppressing unnecessary radiation. Fig. 11 (a) shows an example. Fig. 11 (a) is a diagram showing the radiation pattern (radiation characteristics) of an array antenna in which 18 concentric circles are arranged at equal intervals. The element antennas 1 are arranged relatively densely on the circumference of each concentric circle 2 to prevent the occurrence of a high side rope by increasing the element spacing in the circumferential direction. The element intervals along the circumferential direction of all concentric circles 2 are equal, and all element antennas 1 have the same amplitude. The horizontal axis u in FIG. 11A represents the u coordinate (detailed in the Example section) corresponding to the wave number space, and the main beam is configured when u = 0. As the interval between the concentric circles 2 increases, the visible range in which the radiation pattern appears in real space increases. For example, when the main beam is in the zenith direction perpendicular to the antenna plane, when the interval between concentric circles 2 is 1λ (λ: wavelength), 0≤u ^ 6.28, and the interval between concentric circles 2 is 2 In the case of, the area of 0≤u ≤12.5.57 becomes the radiation pattern in the real space. As can be seen from FIG. 11 (a), when the interval between the concentric circles 2 is larger than about one person, a relatively large sidelobe of the level of 120 dB appears at a wide angle. The appearance of the sidelobe depends on the interval between the concentric circles 2. When the main beam is scanned at a wide angle, even the interval between the concentric circles 2 smaller than one person appears in the real space. Also, this wide-angle side lobe level does not change much even if the number of concentric circles 2 increases, and is about 120 dB when the amplitude distribution of the aperture is uniform. As described above, the conventional equidistant concentric array has a problem that if the interval between the concentric circles 2 is increased in order to reduce the number of element antennas 1 and the like, a high-level wide-angle sidelobe is generated. Also, in the case where the interval between the concentric circles 2 is narrow, as described in the other conventional antenna devices, a method for reducing the side lobe by adjusting the interval between the concentric circles 2 has been described. However, no effective method has been clarified when the interval between the concentric circles 2 is more than one. Disclosure of the invention
この発明は、 前述した問題点を解決するためになされたもので、 同心円の間隔 を広くした場合に、 上記広角の不要サイドローブを抑制することができるアンテ ナ装置を得ることを目的とする。 この発明の請求項 1に係るアンテナ装置は、 同一平面上に、 各々異なる半径を 有する複数の同心円アレーアンデナを備え、 各同心円アレーアンテナは、 複数の 素子アンテナが円周方向に配置され、 前記複数の同心円アレーアンテナの内、 大 部分の同心円アレーアンテナは、 等しい間隔 dで配置され、 前記複数の同心円ァ レーアンテナの内、 残りの一部分の同心円アレーアンテナは、 間隔 d土 (0 . 4 〜0 . 6 ) dで配置されたものである。 この発明の請求項 2に係るアンテナ装置は、 請求項 1において、 前記複数の同 心円アレーアンテナの間隔を、 1波長以上としたものである。 この発明の請求項 3に係るアンテナ装置は、 同一平面上に、 各々異なる半径を 有する複数の同心円アレーアンテナを備え、 各同心円ァレ一アンテナは、 複数の 素子アンテナが円周方向に配置され、 前記複数の同心円アレーアンテナは、 連続 する 4個の同心円アレーアンテナを含む組に分けられ、 各組に含まれる 4個の同 心円ァレ一アンテナの内の 1個の同心円ァレ一アンテナは、 間隔 d士 (0 . 4〜 0 . 6 ) dで配置され、 前記各組の残りの 3個の同心円アレーアンテナは、 等し い間隔 dで配置されたものである。 この発明の請求項 4に係るアンテナ装置は、 請求項 3において、 前記複数の同 心円アレーアンテナの間隔を、 1波長以上としたものである。 この発明の請求項 5に係るアンテナ装置は、 複数の素子アンテナが円周方向に 等間隔に配置され、 半径係数を L n ( nは整数) 、 同心円アレーアンテナの基準 間隔を dとすると、 半径 a n= L n · dを有する第 1の同心円アレーアンテナと 、 複数の素子アンテナが円周方向に等間隔に配置され、 半径 a n+ 1 = L n+ 1 · d 士 (0 . 4〜0 . 6 ) dを有する第 2の同心円アレーアンテナとを備えたもので める。 この発明の請求項 6に係るアンテナ装置は、 請求項 5において、 前記第 1及び 第 2の同心円アレーアンテナの間隔を、 1波長以上としたものである。 図面の簡単な説明 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide an antenna device that can suppress the above-described unnecessary wide-side lobe when the interval between concentric circles is widened. The antenna device according to claim 1 of the present invention has different radii on the same plane. A plurality of concentric array antennas, wherein each concentric array antenna has a plurality of element antennas arranged in a circumferential direction, and among the plurality of concentric array antennas, most of the concentric array antennas are arranged at equal intervals d, Of the plurality of concentric array antennas, the remaining concentric array antennas are arranged at an interval of d soil (0.4 to 0.6) d. An antenna device according to a second aspect of the present invention is the antenna device according to the first aspect, wherein an interval between the plurality of concentric array antennas is one or more wavelengths. An antenna device according to claim 3 of the present invention includes a plurality of concentric array antennas having different radii on the same plane, and each concentric array antenna has a plurality of element antennas arranged in a circumferential direction, The plurality of concentric array antennas are divided into a set including four consecutive concentric array antennas, and one concentric array antenna among the four concentric array antennas included in each set is The remaining three concentric array antennas of each set are arranged at an equal interval d, and are arranged at intervals d (0.4 to 0.6) d. An antenna device according to a fourth aspect of the present invention is the antenna device according to the third aspect, wherein an interval between the plurality of concentric array antennas is one or more wavelengths. The antenna device according to claim 5 of the present invention is characterized in that a plurality of element antennas are arranged at equal intervals in a circumferential direction, a radius coefficient is L n (n is an integer), and a reference interval of the concentric array antenna is d. a n = L and the first concentric array antenna having n · d, a plurality of antenna elements are arranged at equal intervals in the circumferential direction, the radius a n + 1 = L n + 1 · d workers (0.4 to 0. 6) A second concentric array antenna having d is provided. An antenna device according to a sixth aspect of the present invention is the antenna device according to the fifth aspect, wherein an interval between the first and second concentric array antennas is one or more wavelengths. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1はこの発明の実施例 1に係るアンテナ装置の構成を示す図、  FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention,
図 2はこの発明の実施例 1に係る、 同心円配列アレーアンテナの素子アンテナ 配置を示す図、  FIG. 2 is a diagram showing an element antenna arrangement of a concentric array antenna according to Embodiment 1 of the present invention,
図 3はこの発明の実施例 1に係るアンテナ装置の放射特性を波数空間で説明す るための図、  FIG. 3 is a diagram for explaining the radiation characteristics of the antenna device according to the first embodiment of the present invention in a wave number space.
図 4は同心円配列アレーアンテナにおいて、 半径係数 Ln=l、 3、 5、 10 の同心円における個々の放射特性を示す図、 Fig. 4 is a diagram showing the individual radiation characteristics of concentric circles with radius coefficients L n = l, 3, 5, and 10 in a concentric array antenna.
図 5は同心円配列ァレ一アンテナの各々の放射特性を分離して示す図、 図 6はこの発明の実施例 1に係る、 半径係数
Figure imgf000007_0001
8の場合、 半径 係数 1^=7、 L2=7. 5の場合におけるァレ一全体の放射特性を示す図、 図 7はこの発明の実施例 2に係るアンテナ装置の構成を示す図、
FIG. 5 is a diagram showing the radiation characteristics of the concentric array antenna separately. FIG. 6 is a diagram showing the radius coefficient according to the first embodiment of the present invention.
Figure imgf000007_0001
In the case of 8, a diagram showing the radiation characteristics of the entire array in a case where the radius coefficient is 1 ^ = 7 and L 2 = 7.5, FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the antenna device according to the second embodiment of the present invention,
図 8はこの発明の実施例 2に係る、 半径係数 1^=7、 L2 = 8. 44の合成 放射特性と、 半径係数 L3=9、 L4=l 0の合成放射特性を示す図、 FIG. 8 is a diagram showing a combined radiation characteristic with a radius coefficient of 1 ^ = 7 and L 2 = 8.44 and a combined radiation characteristic with a radius coefficient of L 3 = 9 and L 4 = 10 according to the second embodiment of the present invention. ,
図 9はこの発明の実施例 2に係る、 半径係数 L1=7、 L2 = 8、 L3 = 9s L 4= 10の場合の合成放射特性と、 半径係数 L1 = 7、 L2 = 8. 44、 L3=9 、 L4=l 0の場合の合成放射特性を示す図、 FIG. 9 shows the composite radiation characteristics when the radius coefficients L 1 = 7, L 2 = 8, L 3 = 9s and L 4 = 10 according to the second embodiment of the present invention, and the radius coefficients L 1 = 7, L 2 = 8.44, a diagram showing the combined radiation characteristics when L 3 = 9 and L 4 = l 0,
図 10はこの発明の実施例 3に係るアンテナ装置の構成を示す図、  FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention,
図 11は等間隔同心円配列 (同心円数 18) の合成放射特性 (従来例) と、 不 等間隔同心円配列 (同心円数 18) の合成放射特性 (実施例 3) を示す図、 図 12は従来のアンテナ装置の構成を示す図、  Fig. 11 shows the combined radiation characteristics of the equally spaced concentric array (18 concentric circles) (conventional example) and the combined radiation characteristics of the irregularly spaced concentric array (18 concentric circles) (Example 3). FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an antenna device,
図 13は他の従来のアンテナ装置の構成を示す図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 13 is a diagram showing a configuration of another conventional antenna device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
実施例 1. Example 1.
この発明の実施例 1に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する First Embodiment An antenna device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
。 図 1は、 この発明の実施例 1に係るアンテナ装置の構成を示す図である。 なお. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the antenna device according to the first embodiment of the present invention. Note that
、 各図中、 同一符号は同一又は相当部分を示す。 図 1において、 1はアンテナ素子、 2は複数のアンテナ素子 1が配列された同 心円である。 ここでは、 まず、 同心円 2上に素子アンテナ 1を配置したァレ一アンテナの動 作について説明し、 本実施例 1の効果を明らかにする。 図 2は、 同心円配列ァレ一アンテナの素子アンテナ配置を示す図である。 図 2 において、 1はアンテナ素子、 2は同心円、 3は同心円 2の円周方向に沿った素 子アンテナ 1の間隔、 4は座標である。 また、 図 3は、 上記アンテナ装置の放射特性を波数空間で説明するための図で ある。 図 3において、 5は波数空間座標、 6は可視域を表す。 次に、 本アンテナ装置の構造について説明する。 本アンテナ装置は、 図 2に示 すように、 座標 4の X— y平面上に想定される複数の同心円 2上に複数の素子ァ ンテナ 1を配置したものである。 同心円 2は、 図 2 ( b ) に示すように、 内側から順に番号をつけることとし ( 1 , 2 , 3 , · · · , η, · · · , Ν) 、 その総数は Ν個である。 また、 第 η番目の同 心円 2の半径は a nとし、 第 n番目の同心円 2上にある素子アンテナの数を Mn 個とする。 一つの同心円 2内では、 素子アンテナ 1は同心円 2の円周方向に等間 隔にならんでいるものとし、 さらに第 n番目の同心円 2上にある素子アンテナ 1 は全て励振振幅が等しいものとし、 これを E nとする。 さらに、 第 n番目の同心 円 2では、 座標 4の X軸から角度 Δ ηだけ回転した位置から素子アンテナ 1が配 置されていくものとする。 次に、 本アンテナ装置の動作について説明する。 本アンテナ装置は、 上記素子 アンテナ 1に所定の励振振幅、 励振位相を与えることで所望の放射特性を得る。 本実施例 1では、 所望方向 (ø。, Φΰ) で各素子アンテナ 1の放射位相が共相 となるように励振位相を与える場合を考える。 第 η番目の同心円 2上における、 X軸から数えて mn番目の素子アンテナ 1の、 X— y面上の角度 を izTmn、 自 由空間中の波数を kとすると、 このアンテナの放射特性: f (θ, φ) は次の式 ( 1) で表現される。 Ιθ,φ) = y Εη ^ exp j-k- αη |(sin θ cos φ cos φ_'. + sin0sm sm^m I In each drawing, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. In FIG. 1, 1 is an antenna element, and 2 is a concentric circle in which a plurality of antenna elements 1 are arranged. Here, first, the operation of the array antenna in which the element antenna 1 is arranged on the concentric circle 2 will be described, and the effect of the first embodiment will be clarified. FIG. 2 is a diagram showing an element antenna arrangement of a concentric array antenna. In FIG. 2, 1 is an antenna element, 2 is a concentric circle, 3 is an interval between the element antennas 1 along the circumferential direction of the concentric circle 2, and 4 is a coordinate. FIG. 3 is a diagram for explaining radiation characteristics of the antenna device in a wave number space. In FIG. 3, reference numeral 5 denotes wave number space coordinates, and reference numeral 6 denotes a visible region. Next, the structure of the present antenna device will be described. As shown in FIG. 2, the present antenna device has a plurality of element antennas 1 arranged on a plurality of concentric circles 2 assumed on an XY plane of coordinates 4. As shown in Fig. 2 (b), concentric circles 2 are numbered sequentially from the inside (1, 2, 3, ..., η, ..., Ν), and the total number is Ν. Also, the η th same Kokoroen second radius is set to a n, the number of antenna elements located on the n-th concentric circle 2, M n pieces. Within one concentric circle 2, the element antennas 1 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the concentric circle 2, and all the element antennas 1 on the nth concentric circle 2 have the same excitation amplitude. Let this be En. Further, in the n-th concentric ¥ 2, antenna elements 1 to position rotated by an angle delta eta from the X-axis of the coordinate 4 is assumed to continue being placed. Next, the operation of the present antenna device will be described. The present antenna device obtains desired radiation characteristics by giving the element antenna 1 a predetermined excitation amplitude and excitation phase. In the first embodiment, a case is considered in which an excitation phase is given in a desired direction (ø, Φΰ ) so that the radiation phases of the element antennas 1 are co-phase. Assuming that the angle on the X-y plane of the mn- th element antenna 1 on the η-th concentric circle 2, counting from the X-axis, is izTm n and the wave number in free space is k, the radiation characteristics of this antenna : F (θ, φ) is expressed by the following equation (1). Ιθ, φ) = y Ε η ^ exp jk- α η | (sin θ cos φ cos φ_ '. + Sin0sm sm ^ m I
- (sin0o cos^0 cos + sin^0 sin sin 。 )}] ただし E。„= )E„ 'M„ -(sin0 o cos ^ 0 cos + sin ^ 0 sin sin)}] where E. „=) E„ 'M „
…式 (1) 上記の式 (1) を、 s in( c o s と s in6> s in0を直交軸とする波数 空間で表現すると次の式 (2) のようになる。 ただし、 下記の式 (2) で、 Jn は n次の第 1種ベッセル関数である。 … Equation (1) When the above equation (1) is expressed in a wavenumber space with s in (cos and s in6> s in0 orthogonal axes), the following equation (2) is obtained. 2) In, J n is an nth-order Bessel function of the first kind.
Figure imgf000009_0001
ただし yo = (sin0∞s ー sui0o∞s^>o) + (sin 0 sin - sin θ0 sin φ0 )
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0001
Where yo = (sin0∞s ー sui0 o ∞s ^> o ) + (sin 0 sin-sin θ 0 sin φ 0 )
Figure imgf000009_0002
• · ·式 (2) 上記の式 (2) より、 波数空間の放射特性は、 図 3に示すように、 ビーム方向 (s in0。c o s s in6>。s in 0) からの距離 pが一定の円周上に おいて正弦状に振幅が変化することがわかる。 図 3において、 波数空間座標 5の 原点から 1の距離にある円周内が実際の物理空間に現れる放射パターンである ( 可視域 6) 。 さらに、 上記の式 (2) より、 0次の第 1種ベッセル関数を有する一重下線部 はメインビーム ( =0の位置) 、 およびサイドロ一ブ ( >()の領域) に寄与 するが、 二重下線部は ρ = 0で値を持たない 1次以上の第 1種べヅセル関数で形 成されるため、 p>0のサイドローブのみに寄与することがわかる。 • · Expression (2) From the above equation (2), the radiation properties of the Fourier space, as shown in FIG. 3, beam direction (s in0.coss in6> .s in 0 ) the distance from p is Oite sine the constant circumference It can be seen that the amplitude changes like a circle. In Fig. 3, the radiation pattern that appears in the actual physical space is within the circumference at a distance of 1 from the origin of wavenumber space coordinate 5 (visible range 6). Further, from the above equation (2), the single underline having the 0th-order Bessel function of the first kind contributes to the main beam (position of = 0) and the sidelobe (region of> ()). Since the heavy underline is formed by a first-order Beth-cell function of first order or higher with no value at ρ = 0, it can be seen that it contributes only to the side lobes with p> 0.
1次以上の第 1種ベッセル関数 Jn (X) は、 概ね x = 0〜nにおいて値は極 めて小さく、.これより大きい Xで正弦状の変化をする。 したがって、 式 (2) の 二重下線部において q= 1の項が、 可視域 6内で充分小さければ q>0の項は無 視でき、 二重下線部全体が小さくなる。 すなわち、 各同心円 2上の素子アンテナ数 Mnがある程度大きければ式 (2) の二重下線部は可視域 6において無視でき、 一重下線部の項のみで放射特性を評 価できる。 また、 この場合、 放射パターンは、 波数空間の周方向変数 に依存し なくなり、 ビーム方向 (s i n6>。c 0 s 。, s i n0。s i n 0) からの距 離 Pが一定の円周上において一定の振幅を有するようになる。 すなわち、 波数空 間においてビーム方向を中心とする回転対称な放射特性を有するようになる。 ここで、 同心円 2の基準間隔を dとし、 第 n番目の同心円 2の半径を an=L n · dと表す。 なお、 Lnは、 半径係数である。 また、 上記の式 (2) の二重下 線部を省略すると、 放射特性は、 次の式 (3) のように表される。
Figure imgf000011_0001
The Bessel function of the first kind J n (X) of the first order or higher has a very small value at about x = 0 to n , and changes sinusoidally at X larger than this. Therefore, if the term of q = 1 in the double underlined part of the equation (2) is sufficiently small within the visible range 6, the term of q> 0 can be ignored, and the entire double underlined part becomes small. That is, if the number of element antennas Mn on each concentric circle 2 is large to some extent, the double underline of Equation (2) can be ignored in the visible range 6, and the radiation characteristics can be evaluated only with the single underline. In this case, the radiation pattern eliminates depends circumferentially variable wavenumber space, beam direction (si n6> .c 0 s. , Si n0.sin 0) distance P from the at constant circumferential It has a constant amplitude. That is, it has a radiation characteristic that is rotationally symmetric about the beam direction in the wave number space. Here, the reference interval of the concentric circles 2 and d, represents the n-th radius of the concentric circles 2 and a n = L n · d. Note that L n is a radius coefficient. If the double underlined part of the above equation (2) is omitted, the radiation characteristic is expressed as the following equation (3).
Figure imgf000011_0001
^ E, Mn-{j0{k'Ln-d-p)}^ E, M n- {j 0 (k'L n -dp)}
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000011_0002
• · ·式 (3) この式 (3) は、 波数空間の u座標による表現である。 図 11 (a) の放射特 性は、 前述したように、 全ての同心円 2の間隔が等しく (Ln=n)、 かつ全て の素子アンテナ 1の振幅が等しく (En=l) 、 また、 全同心円 2上の周方向素 子間隔が等しい (Mn∞Ln)場合を示している。 次に、 図 11 (a) において、 波数空間の座標 u=6. 3、 または、 u=12 . 6近傍で大きなサイ ドローブが発生する理由について説明する。 図 4は、 図 11 (a) の放射特性を有する同心円配列アレーアンテナにおいて 、 半径係数 Ln=l、 3、 5、 10の同心円 2における個々の放射特性を示した ものである。 計算は、 式 (3) による。 位相関係がわかるように、 縦軸の振幅は 、 電界真数値で表している。 図 4からわかるように、 全ての同心円 2の半径が半径係数 Ln = mで、 かつ m が整数の場合 (全ての同心円 2の間隔が等しい場合もこれに含まれる。 ) 、 各同 心円 2の放射特性が、 波数空間の座標 u= 6. 3、 または、 u=12. 6近傍で ほぼ同相になる。 このため大きなサイ ドロ一プが発生する。 次に、 本実施例 1の具体例とその効果について説明する。 簡単のため、 2個の 同心円 2からなる同心円配列アレーを考える。 その半径係数は、 式 (3) で 1^ =7及び L2=8とする。 図 5は、 この同心円配列アレーの各々の放射特性を分離して表示したものであ る。 上記のように半径係数 Ln = mで、 かつ mが整数の場合であるため、 図 4と 同様、 半径係数の座標 u= 6. 3、 または、 u=12. 6近傍で両者はほぼ同相 となっている。 厳密には半径係数 1^ = 7の同心円は、 u=6. 4にピークを有 している。 ここで、 半径係数 L 2の値を調整して半径係数 L ,二 7の同心円 2における座 標 u=6. 4のピークに、 半径係数 L2の同心円 2の谷を重畳するようにすれば 、 両者の合成パターンにおける座標 11= 6. 3近傍のサイドローブは減衰するは ずである。 半径係数 L2= 8の同心円 2の谷は、 座標 u= 6にあるので、 新たに 半径係数 L2=8x6/6. 4 = 7. 5とする。 図 6 (a) に半径係数 L1=7、 L2=8の場合、 同図 (b) に半径係数 L1= 7、 L2=7. 5の場合におけるアレー全体の放射特性を示す。 図 6 (a) 及び (b) より、 半径係数 L2の同心円 2の半径を調整することで広角 (特に u>4 ) におけるサイドロ一ブが低減することがわかる。 このように隣接する同心円 2の半径を調節することにより、 u広角でのサイド ロープの低減が可能になる。 この手法は、 隣接するピークと谷を重畳するので、 半径係数 L2の変化量は概ね ±0. 4〜0. 6である。 より多数の同心円 2からなる場合においても、 一部の同心円 2の半径を同様に 調整することで広角のサイドロ一プを低減できる。 以上のように、 本実施例 1では、 複数の同心円 2の内、 一部の半径を ±0. 4 〜0. 6d (d:同心円 2の基準間隔) 変化させることにより、 広角のサイ ド口 —ブを低減するという効果を有する。 実施例 2. • Eq. (3) This Eq. (3) is expressed in u-coordinate in wavenumber space. As described above, the radiation characteristics in Fig. 11 (a) are as follows: all concentric circles 2 have the same spacing (L n = n), and all element antennas 1 have the same amplitude (E n = l). This shows a case where circumferential element intervals on all concentric circles 2 are equal (M n ∞L n ). Next, in FIG. 11A, the reason why a large side lobe occurs near the coordinate u = 6.3 or u = 12.6 in the wave number space will be described. FIG. 4 shows individual radiation characteristics at concentric circles 2 with radius coefficients L n = l, 3, 5, and 10 in the concentric array antenna having the radiation characteristics of FIG. 11 (a). The calculation is based on equation (3). As can be seen from the phase relationship, the amplitude on the vertical axis is represented by the electric field exact value. As can be seen from FIG. 4, when the radii of all the concentric circles 2 are radius coefficients L n = m and m is an integer (this includes the case where the intervals of all the concentric circles 2 are equal.) The radiation characteristics of 2 become almost in-phase near the wave number space coordinate u = 6.3 or u = 12.6. This results in a large cycloid. Next, a specific example of the first embodiment and its effects will be described. For simplicity, consider a concentric array consisting of two concentric circles 2. The radius coefficient is 1 ^ in equation (3). = 7 and L 2 = 8. Figure 5 shows the radiation characteristics of this concentric array separately. As described above, since the radius coefficient L n = m and m is an integer, as in Fig. 4, the coordinates of the radius coefficient are almost in phase near u = 6.3 or u = 12.6. It has become. Strictly speaking, a concentric circle with a radius coefficient of 1 ^ = 7 has a peak at u = 6.4. Here, if the value of the radius coefficient L 2 is adjusted so that the valley of the concentric circle 2 of the radius coefficient L 2 is superimposed on the peak of the coordinate u = 6.4 in the concentric circle 2 of the radius coefficient L, 2 7 The side lobes near the coordinate 11 = 6.3 in both composite patterns should attenuate. Since the valley of the concentric circle 2 with the radius coefficient L 2 = 8 is at the coordinate u = 6, a new radius coefficient L 2 = 8x6 / 6. 4 = 7.5. If in FIGS. 6 (a) of the radius coefficient L 1 = 7, L 2 = 8, showing the radiation characteristics of the entire array in the case of the radial coefficient L 1 = 7, L 2 = 7. 5 in FIG. (B). From FIGS. 6 (a) and (b), it can be seen that by adjusting the radius of the concentric circle 2 having the radius coefficient L 2 , the sidelobe at a wide angle (especially u> 4) is reduced. By adjusting the radius of the concentric circles 2 adjacent to each other in this manner, it is possible to reduce the side ropes at a u-wide angle. Since this method superimposes adjacent peaks and valleys, the variation of the radius coefficient L 2 is approximately ± 0.4 to 0.6. Even in the case of a larger number of concentric circles 2, wide-angle side drops can be reduced by adjusting the radius of some concentric circles 2 in the same manner. As described above, in the first embodiment, by changing some radii of a plurality of concentric circles 2 by ± 0.4 to 0.6d (d: reference interval of the concentric circles 2), a wide-angle side port is provided. -Has the effect of reducing the number of Example 2.
この発明の実施例 2に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する 。 図 7は、 この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の構成を示す図である。 図 7において、 1はアンテナ素子、 2は複数のアンテナ素子 1が配列された同 心円である。 ここでは、 4個の同心円 2よりなる同心円配列アレーを考える。 最初は、 半径 係数 1^=7、 L2=8S L3=9、 L4=10とする。 ここで、 半径係数 L2の同 心円 2の半径を調節し、 L2
Figure imgf000013_0001
の u=6. 4のピークと、 L2=8の u=6. 75の谷を重畳するようにしたもの で、 半径係数 L2 = 8 X 6. 75/6. 4 = 8. 44として求めている。 このと きの半径係数 1^ = 7、 L2=8. 44の合成放射特性を図 8 (a) に、 半径係 数 L3=9、 L4=10のそれを同図 (b) に示す。 図 6 (a)、 並びに図 8 (a)及び (b) の放射特性は、 いずれも波数空間の u軸に対する波動となっているが、 ここではその法絡線に注目する。 半径係数 L 丄=7と L2=8の放射特性を示す図 6 (a) と、 半径係数 L3=9と L4= 10 の放射特性を示す図 8 (b) とでは、 法絡線のピークと谷がほぼ対応している。 これは、 半径係数
Figure imgf000013_0002
1 0と等間隔で同心円半 径が変化する場合, 特定の位置でサイドローブが大きくなりやすいことを意味し ている。 これに対して、 半径係数 1^=7、 L2 = 8. 44の合成放射特性を示す図 8 (a) は、 法絡線のビークと谷が図 8 (b) と概ね入れ違いになっている。 した がって、 図 8 (a) と (b) を合成した放射特性では、 サイドロ一ブが低減する ことが予想される。 半径係数 LM = 7、 L2 = 8、 L3=9S L4= 1 0と、 半径係数 L1=7、 L2 =8. 44、 L3 = 9、 L4= 10の場合の合成放射特性を、 それぞれ図 9 (a ) 及び (b) に示す。 後者の放射特性は、 広角においてサイドロ一ブが減少 (特 に、 u=6. 3近傍) している。 以上のように、 本実施例 2では、 2個の同心円 2のうち、 1個の半径を ±0. 4〜0. 6 d調整したものと、 2個とも調整をしていない同心円 2の組みを組み 合わせる手法、 すなわち、 4個の同心円 2のうち 1個だけの半径を ±0. 4〜0 . 6d調整することで、 広角のサイドロープを低減するという効果を有する。 実施例 3.
Embodiment 2 An antenna device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the antenna device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, 1 is an antenna element, and 2 is a concentric circle in which a plurality of antenna elements 1 are arranged. Here, a concentric array consisting of four concentric circles 2 is considered. Initially, the radius coefficients are 1 ^ = 7, L 2 = 8, S L 3 = 9, and L 4 = 10. Here, the radius of the concentric circle 2 with the radius coefficient L 2 is adjusted, and L 2
Figure imgf000013_0001
Of u = 6. And 4 peaks, which was so as to superimpose the trough of u = 6. 75 of L 2 = 8, the radius coefficient L 2 = 8 X 6. 75/6. As 4 = 8.44 I'm asking. This and Kino radius factor 1 ^ = 7, L 2 = 8. Synthesis radiation characteristic of 44 in FIG. 8 (a), its radius coefficient L 3 = 9, L 4 = 10 in FIG. (B) Show. The radiation characteristics in Fig. 6 (a) and Figs. 8 (a) and (b) are all waves on the u-axis in wavenumber space, but here we focus on the normal lines. And Figure 6 showing the radiation characteristics of the radius coefficient L丄= 7 and L 2 = 8 (a), than that of FIG. 8 showing the radiation characteristics of the radius coefficient L 3 = 9 and L 4 = 10 (b), Law絡線Peaks and valleys almost correspond to each other. This is the radius factor
Figure imgf000013_0002
If the radius of the concentric circle changes at an equal interval to 10, it means that the sidelobe tends to increase at a specific position. In contrast, FIG. 8 shows the synthesis radiation characteristics of radial coefficient 1 ^ = 7, L 2 = 8. 44 (a) is a law絡線beaks and valleys become Irechigai generally to FIG. 8 (b) I have. Therefore, it is expected that side lobes will be reduced in the radiation characteristics that combine Figs. 8 (a) and 8 (b). The radius coefficient LM = 7, L 2 = 8 , L 3 = 9 S L 4 = 1 0, the radius coefficient L 1 = 7, L 2 = 8. 44, the synthesis of the case of L 3 = 9, L 4 = 10 The radiation characteristics are shown in Fig. 9 (a) and (b), respectively. In the latter radiation characteristic, the sidelobe is reduced at wide angle (especially, near u = 6.3). As described above, in the second embodiment, of the two concentric circles 2, the combination of the concentric circles 2 in which one radius is adjusted by ± 0.4 to 0.6 d and the concentric circles 2 in which both are not adjusted are set. In other words, by adjusting the radius of only one of the four concentric circles ± 0.4 to 0.6d, the wide-angle side rope can be reduced. Example 3.
この発明の実施例 3に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する 。 図 10は、 この発明の実施例 3に係るアンテナ装置の構成を示す図である。 図 10において、 1はアンテナ素子、 2は複数のアンテナ素子 1が配列された 同心円である。 また、 7は以下で説明する同心円 2の 4個ずつの組を表す。 上記実施例 2では 4個の同心円 2でサイドロ一ブを低減したが、 より多数の同 心円 2からなるァレ一アンテナでは、 同心円 2群を 4個ずつの組 7にして、 それ それの組 7において 1個の同心円 2の半径を ±0. 4〜0. 6 d調整すれば、 サ ィドロ一ブを低減できる。 また、 図 10中、 X、 Yは同心円 2の基準間隔 dで規格化した値である。 本実 施例 3は、 18個の同心円 2から成り、 放射特性への寄与の小さい n= 1及び 2 の同心円を別として、 n=3〜6、 n=7〜10、 n=l l〜14、 n=15〜 18の同心円 2の組 7で、 上記実施例 2の手法を適用している (nは同心円 2の 内側からの位置を表す) 。 すなわち、 L4 = 4. 43、 L8=8. 44、 L12 = 12. 47、 L16= 16. 50とし、 それ意外では Ln = nとしている。 図 11 (b) は、 上記不等間隔同心円配列の全体の合成放射特性を示す図であ る。 また、 比較のため、 上記調整を行っていない場合、 すなわち全ての同心円 2 の間隔が等しい場合 (全ての同心円 2において Ln=n) の放射特性を、 図 11 (a) に示す。 図 11 (a)及び (b) では、 縦軸を dBで表示している。 この図 11 (a) 及び (b) から本実施例 3の手法により、 広角のサイドロ一ブが低減しており、 特に座檩 u = 6. 3近傍では約 5 dBの低減が成されていることがわかる。 すな わち、 広角の最大サイ ドローブレベルが 5 dB低減したことになる。 以上のように、 本実施例 3の手法は、 より多数の同心円 2を有するアレーアン テナにおいても広角のサイドロ一ブレベルを低減するという効果を有する。 既に述べたように、 素子アンテナ数を減らす等の目的で同心円配列の同心円間 隔を大きくすると、 三角配列や四角配列に見られるようなグレ一ティングローブ は出現しなくても、 レベルの高いサイドローブが発生するという問題があった。 上述した各実施例は、 この同心円配列において、 よりサイ ド口一ブを低くする手 法を示したものであり、 特に同心円間隔が 1波長以上となるような場合にも適用 できる点で効果が大きい。 また、 同心円間隔を広げて素子アンテナ数を減らす効 果をもたらすものである。 さらに、 高価なモジュールが素子アンテナ毎に接続す るフェーズドアレーアンテナ等においては、 本発明による低コスト化の効果も大 きい。 Third Embodiment An antenna device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the antenna device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10, 1 is an antenna element, and 2 is a concentric circle in which a plurality of antenna elements 1 are arranged. Reference numeral 7 denotes a set of four concentric circles 2 described below. In Example 2 described above, the sidelobes were reduced by four concentric circles 2.However, in an array antenna composed of a larger number of concentric circles 2, the concentric circles 2 were grouped into groups of four, each having a set 7. By adjusting the radius of one concentric circle 2 in the set 7 by ± 0.4 to 0.6 d, the number of sides can be reduced. In FIG. 10, X and Y are values normalized by the reference interval d of the concentric circle 2. Example 3 is composed of 18 concentric circles 2 and, apart from the concentric circles of n = 1 and 2, which have a small contribution to the radiation characteristics, n = 3 to 6, n = 7 to 10, and n = ll to 14 The method of the second embodiment is applied to a set 7 of concentric circles 2 of n = 15 to 18 (n represents a position from the inside of the concentric circle 2). In other words, L 4 = 4.43, L 8 = 8.44, L 12 = 12.47, L 16 = 16.50, and L n = n in other cases. FIG. 11 (b) is a diagram showing the combined radiation characteristics of the entire unequally spaced concentric array. For comparison, Fig. 11 (a) shows the radiation characteristics when the above adjustment is not performed, that is, when the intervals between all the concentric circles 2 are equal (L n = n in all the concentric circles 2). 11 (a) and 11 (b), the vertical axis is displayed in dB. From FIGS. 11 (a) and 11 (b), the wide-angle sidelobe is reduced by the method of the third embodiment, and in particular, a reduction of about 5 dB is obtained near the coordinate u = 6.3. You can see that. That is, the maximum wide-angle sidelobe level has been reduced by 5 dB. As described above, the method of the third embodiment has the effect of reducing the wide-angle sidelobe level even in an array antenna having a larger number of concentric circles 2. As already mentioned, if the concentric spacing of concentric arrays is increased for the purpose of reducing the number of element antennas, etc., even if the grating lobes seen in the triangular array or square array do not appear, the higher level side There was a problem that lobes occurred. Each of the above-described embodiments shows a method of lowering the side opening in this concentric arrangement, and is particularly effective in the case where the concentric interval is one wavelength or more. large. It also has the effect of reducing the number of element antennas by increasing the concentric intervals. Further, in a phased array antenna or the like in which an expensive module is connected for each element antenna, the effect of reducing the cost according to the present invention is great.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1. 同一平面上に、 各々異なる半径を有する複数の同心円アレーアンテナを備 え、 1. Provide a plurality of concentric array antennas having different radii on the same plane,
各同心円アレーアンテナは、 複数の素子アンテナが円周方向に配置され、 前記複数の同心円アレーアンテナの内、 大部分の同心円アレーアンテナは、 等 しい間隔 dで配置され、  In each of the concentric array antennas, a plurality of element antennas are arranged in a circumferential direction, and among the plurality of concentric array antennas, most of the concentric array antennas are arranged at equal intervals d,
前記複数の同心円アレーアンテナの内、 残りの一部分の同心円ァレ一アンテナ は、 間隔 d士 (0. 4〜0. 6) dで配置された  Of the plurality of concentric array antennas, the remaining concentric array antennas are arranged at an interval of d (0.4 to 0.6) d
アンテナ装置。  Antenna device.
2. 前記複数の同心円ァレ一アンテナの間隔は、 1波長以上である 2. The interval between the plurality of concentric antennas is at least one wavelength
請求項 1記載のアンデナ装置。  The andena device according to claim 1.
3. 同一平面上に、 各々異なる半径を有する複数の同心円アレーアンテナを備 え、 3. A plurality of concentric array antennas having different radii on the same plane,
各同心円ァレ一アンテナは、 複数の素子アンテナが円周方向に配置され、 前記複数の同心円アレーアンテナは、 連続する 4個の同心円アレーアンテナを 含む組に分けられ、 各組に含まれる 4個の同心円アレーアンテナの内の 1個の同 心円アレーアンテナは、 間隔 d士 (0. 4〜0. 6) dで配置され、  In each concentric array antenna, a plurality of element antennas are arranged in a circumferential direction, and the plurality of concentric array antennas are divided into a set including four continuous concentric array antennas, and four concentric array antennas are included in each set. Of the concentric array antennas are arranged at a distance d (0.4 to 0.6) d,
前記各組の残りの 3個の同心円アレーアンテナは、 等しい間隔 dで配置された アンテナ装置。  The remaining three concentric array antennas of each set are arranged at equal intervals d.
4. 前記複数の同心円アレーアンテナの間隔は、 1波長以上である 4. The interval between the plurality of concentric array antennas is at least one wavelength
請求項 3記載のアンテナ装置。  The antenna device according to claim 3.
5. 複数の素子アンテナが円周方向に等間隔に配置され、 半径係数を Ln (n は整数) 、 同心円アレーアンテナの基準間隔を dとすると、 半径 an=Ln ' d を有する第 1の同心円アレーアンテナと、 複数の素子アンテナが円周方向に等間隔に配置され、 半径 an+1 = Ln+1 · d 士 (0. 4〜0. 6) dを有する第 2の同心円アレーアンテナと 5. Multiple antenna elements are arranged at equal intervals in the circumferential direction, the radial coefficient L n (n is an integer), when a reference interval of the concentric circles array antenna is d, the having a radius a n = L n 'd 1 concentric array antenna, A plurality of element antennas are arranged at regular intervals in the circumferential direction, and a second concentric array antenna having a radius a n + 1 = L n + 1 · d (0.4 to 0.6) d
を備えたアンテナ装置。  An antenna device comprising:
6. 前記第 1及び第 2の同心円アレーアンテナの間隔は、 1波長以上である 請求項 5記載のアンテナ装置。 6. The antenna device according to claim 5, wherein a distance between the first and second concentric array antennas is one or more wavelengths.
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